Тымчак В.М.-Расчёт нагревательных и термических печей
1. Нагревательная и термическая печи являются теплотехническим агрегатом, предназначенным для осуществления определенного технологического процесса. Основная теплотехническая задача таких печей — передать тепло нагреваемому металлу или отнять тепло у нагретого металла в соответствии с технологией его нагрева или термической обработки. Таким образом, определяющим процессом для печного агрегата является теплопередача к металлу, подвергаемому тепловой обработке, и именно расчет этой теплопередачи есть основа расчета нагревательной или термической печи.
Теплопередача к металлу в печах происходит излучением и конвекцией, а распространение тепла внутри металла — теплопроводностью. Основные законы, описывающие эти виды теплопередачи, а также методики определения коэффициентов теплопередачи приведены в главе 13 и приложении I.
Основной расчет теплопередачи дает возможность найти необходимые размеры рабочего пространства или производительность печи, а также теплотехнические характеристики средств нагрева или охлаждения. Для определения других параметров печи необходимо произвести ряд дополнительных расчетов: тепловых, аэродинамических, механических, прочностных и т. л,
В данном справочнике из дополнительных рассматриваются только тепловые и аэродинамические расчеты систем отопления и дымоудаления печи, среди которых важнейшими являются расчеты горения топлива; теплового баланса и расходов топлива; аэродинамики газовых, воздушных и дымовых трактов; сжигательных устройств и нагревателей; теплообмена в рекуператоре.
Методика проведения всех этих расчетов приведена в главах 14—18. Целью расчетов является определение расхода топлива на печь по зонам, выбор сжигательных устройств и нагревателей, определение размеров рекуператоров и трубопроводов, выбор тягодутьевых устройств.
Расчеты, необходимые при проектировании механического оборудования печей, системы их автоматизации, железобетонных и металлических конструкций и т. д., должны выполняться с использованием справочников по соответствующим отраслям техники и с учетом специфики службы этих устройств и конструкций в условиях печных агрегатов.
2. Для нагревательных печей основные технологические требования состоят в обеспечении нагрева до заданной температуры и заданного перепада температур нагреваемого металла. Процесс нагрева может иметь некоторые ограничения, например заданная скорость нагрева, максимальный перепад температур металла во время нагрева, минимальная продолжительность пребывания поверхности металла при высоких температурах и др.
Для термических печей основные технологические требования состоят в обеспечении нагрева без ограничений или с ограничениями, выдержке при заданной температуре и охлаждении с заданной скоростью.
Для осуществления заданной технологии применяют различные средства нагрева и охлаждения. Основные из них показаны в табл. 1 в зависимости от того, в какой атмосфере происходит нагрев или охлаждение. В этой же таблице для каждого средства нагрева и охлаждения указаны способы, с помощью которых можно влиять на их характеристику (температуру, тепловую мощность) и тем самым устанавливать интенсивность нагрева или охлаждения.
При расчете печи перед конструктором может стоять одна из трех основных задач.
1. Задано начальное и конечное температурные состояния металла, а также условия теплообмена.
Требуется определить продолжительность тепловой обработки. Такая задача возникает, когда конструктору задана технология нерег-ламентированного нагрева или охлаждения, а ему нужно определить размеры печного агрегата.
2. Задано начальное и конечное температурные состояния металла, а также продолжительность тепловой обработки.
Требуется определить условия теплообмена. Такая задача возникает, когда конструктору задана технология регламентированного нагрева или охлаждения, а ему необходимо выбрать средства нагрева или охлаждения и определить их характеристику.
3. Задано начальное температурное состояние металла, условия теплообмена и продолжительность тепловой обработки.
Требуется определить конечное температурное состояние металла. Такая задача возникает при расчете нагрева или охлаждения металла в отдельных зонах печи или на расчетных участках.
В связи с тем, что расчет обычно ведут по зонам печи Или по расчетным участкам, первые две задачи расчета сводят к третьей. При этом неизвестными величинами (в первой задаче — продолжительностью тепловой обработки, во второй — условиями теплообмена) . предварительно задаются, а затем проверяют их расчетом.
Так же и при решении третьей задачи приходится предварительно задаваться конечным температурным состоянием металла, а затем проверять его расчетом. Такой метод расчета определяется тем, что взаимосвязи между величинами, входящими в расчетные уравнения, чрезвычайно сложны и ни одну из них определить из этих уравнений в явном виде не удается.
3. Для расчета теплопередачи к металлу в садочных печах металл представляют неподвижным телом, на внешние поверхности которого воздействуют переменные во времени тепловые потоки, определяемые теплообменом излучением и конвекцией между средствами нагрева или охлаждения и поверхностями металла с учетом других тел, участвующих в теплообмене (кладка, муфель, ролики, подовые трубы и т.д.)
Для расчета теплопередачи к металлу в непрерывных печах изменения температуры и тепловой мощности по длине печи представляют как изменение этих величин во времени по мере продвижения металла через печь. При этом расчет будет справедлив только при стационарном режиме работы печи…
Скачать—Тымчак В.М.-Расчёт нагревательных и термических печей>>
Зеркало—Тымчак В.М.-Расчёт нагревательных и термических печей>>
